一种矩阵式多功能信号隔离变送器制造技术

本发明专利技术涉及一种矩阵式多功能信号隔离变送器，属于信号隔离传输技术领域。本发明专利技术包括信号隔离采集单元阵列、内部数字信号隔离单元阵列和信号隔离转换单元阵列；信号隔离采集单元负责采集模拟输入信号并转换成数字值并提供外部隔离数字通信接口；信号隔离转换单元负责根据数字值生成模拟输出信号并提供外部隔离数字通信接口；内部数字信号隔离单元阵列负责各信号隔离采集单元和各信号隔离转换单元的内部隔离通信。本发明专利技术所述的矩阵式多功能信号隔离变送器可实现输入信号到输出信号的点对点传输、点对多点传输、多点对点传输和多点对多点传输，且可实现无需独立供电电源便可正常工作，其电路结构简单，易于集成，便于生产。

A matrix type multifunction signal isolation transmitter

【技术实现步骤摘要】
一种矩阵式多功能信号隔离变送器
涉及信号隔离领域，具体而言涉及一种矩矩阵式多功能信号隔离变送器。
技术介绍
在当前许多工业现场及实验室，都涉及到多台设备间的数据传输，而许多有线性规律的数据多采用4~20mA直流电流的方式进行传输，为避免两台设备间相互干扰，一般会使用4~20mA的信号隔离器进行隔离。而目前市场上的信号隔离器普遍存在如下问题：1.使用昂贵的隔离器件，普遍价格偏高；2.所使用的隔离电路带有隔离电源，而隔离电源电路不但增加成本，还会占用大片的PCB面积，导致信号隔离器的体积普遍偏大，不利于集成；3.功能比较单一，单品适用范围较窄。基于以上问题，本人的专利ZL201821089454.0和专利ZL201821089455.5已经给出解决方案，但所提及的方案有如下不足：1.专利ZL201821089454.0所提及的4~20mA信号多功能隔离变送器的输出端温度适用范围较窄且温漂偏大；2.专利ZL201821089455.5仅可适用于模拟信号转数字信号的场合；由此，本专利技术基于专利ZL201821089455.5重新打造了一款矩阵式多功能信号隔离变送器。
技术实现思路
本专利技术解决上述技术问题采用技术方案如下：一种矩阵式多功能信号隔离变送器，包括信号隔离采集单元阵列、内部数字信号隔离单元阵列和信号隔离转换单元阵列。所述信号隔离采集单元阵列由k个信号隔离采集单元组成，内部数字信号隔离单元阵列由m个内部数字信号隔离单元组成，所述信号隔离转换单元阵列由n个信号隔离转换单元组成。所述k,m,n为正整数。所述信号隔离采集单元负责将源设备输出的模拟电流信号转换为相应数字信号、与数字信号设备及内部其它信号隔离采集单元和信号隔离转换单元进行数据交互，所述内部数字信号隔离单元阵列负责隔离信号隔离采集单元阵列及各信号隔离转换单元阵列任意元素间的数字通信，所述信号隔离转换单元负责与数字信号设备及内部其它信号隔离采集单元或信号隔离转换单元进行数据交互，并将交互数据中相应的数字信号转换为相应的模拟电流信号传输给目标设备。所述源设备指通过模拟电流信号发送数据的设备，下同。所述数字信号设备指通过数字信号与信号隔离采集单元或信号隔离转换单元进行数据交互的设备，下同。所述目标设备指接收模拟电流信号的设备，下同。所述模拟电流信号指直流电流信号，下同。所述信号隔离采集单元沿用专利ZL201821089455.5所提及的技术方案，并在其基础上做如下改进：在专利ZL201821089455.5所描述的方案中增加电源适配单元，并且在专利ZL201821089455.5所描述的核心处理单元中增加一组数字通信接口和一路PWM输出端口，用于与内部数字信号隔离单元阵列对接。所述的信号隔离转换单元内置微处理器及电流检测负反馈电路，微处理器可运行温度补偿算法，再辅以电流检测负反馈电路，将大大改善产品的温度适用范围及温漂特性。本专利技术的有益效果1)拥有专利ZL201821089454.0和专利ZL201821089455.5的所有优点；2)相对于专利ZL201821089454.0所提及的技术方案，温漂可控性更好；3)可实现任何输入接口到任何输出接口的点对点隔离传输、点对多点隔离传输、多点对点隔离传输以及多点对多点隔离传输；4)其中多点对点和多点对多点传输模式可实现扫描传输、叠加传输等多种整合方式的隔离传输；5)其中模拟信号到数字信号、数字信号到模拟信号的隔离传输可同时进行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能根据这些附图获得其他的附图。图1:为本专利技术所述的矩阵式多功能信号隔离变送器的原理框图及应用说明框图1；图2:为本专利技术所述的矩阵式多功能信号隔离变送器的原理框图及应用说明框图2；图3：为本专利技术所述的矩阵式多功能信号隔离变送器的顶层电路原理图1；图4：为本专利技术所述的矩阵式多功能信号隔离变送器的顶层电路原理图2；图5：为本专利技术基于专利ZL201821089455.5修改后的信号隔离采集单元的顶层原理图；图6：为本专利技术基于专利ZL201821089455.5修改后的核心处理单元的电路原理图；图7：为本专利技术基于专利ZL201821089455.5增加的电源适配单元的电路原理图；图8：为本专利技术所述的内部数字信号隔离单元的电路原理图；图9：为本专利技术所述的信号隔离转换单元的顶层电路原理图；图10：为本专利技术所述的信号隔离转换单元中数字信号隔离单元的电路原理图；图11：为本专利技术所述的信号隔离转换单元中小信号放大单元的电路原理图；图12：为本专利技术所述的信号隔离转换单元中电流调整稳压单元的电路原理图；图13：为本专利技术所述的信号隔离转换单元中采样单元的电路原理图；图14：为本专利技术所述的信号隔离采集单元的主要控制流程图；图15：为本专利技术所述的信号隔离转换单元的主要控制流程图；图16：为本专利技术所述的模拟信号输出程序主要控制流程图；其中：图1和图2中的实线箭头示意电流流动，点画线箭头示意信号流动；在图1和图2中，源设备指指通过模拟电流信号发送数据的设备，目标设备指接收模拟电流信号的设备。具体实施方式关于本专利技术创造的详细内容及技术说明，现以两种实施例来作进一步说明，但应了解的是，这些实施例仅为用于示例说明，而不应被解释为本专利技术创造实施的限制。实施方式_甲子：参考图1所示一种4-20mA信号隔离电路的原理框图及应用说明框图1，本专利技术所述的矩阵式多功能信号隔离变送器包括k个信号隔离采集单元、m个内部数字信号隔离单元和n个信号隔离转换单元，k个信号隔离采集单元和n个信号隔离转换单元组成一主多从式通信架构，其中第一个信号隔离采集单元作为主机端，其它信号隔离采集单元和全部信号隔离转换单元作为从机端。如图1所示，电流隔离采集单元对经过的电流IAI进行测量并输出相应的数字值Idata0到与其连接的数字信号设备，同时可接收该数字信号设备发出的数字信息Ddata0以及经内部数字信号隔离单元阵列发来的数字信息Ddata1x，再将Idata0、数字信息Ddata0和数字信息Ddata1x整理合并成数字信息Data0，其中第一个信号隔离采集单元将Data0经m个内部数字信号隔离单元传输到其它信号隔离采集单元和n个信号隔离转换单元，其它的信号隔离采集单元将Data0经内部数字信号隔离单元传输到第一个信号隔离采集单元；而与信号隔离转换单元连接的数字信号设备也可发送数字信息Ddata1和设定电流值Idata1到相应的信号隔离转换单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矩阵式多功能信号隔离变送器，包括信号隔离采集单元阵列，其特征在于还包括内部数字信号隔离单元阵列和信号隔离转换单元阵列；/n所述信号隔离采集单元阵列由k个信号隔离采集单元组成，所述内部数字信号隔离单元阵列由m个内部数字信号隔离单元组成，所述信号隔离转换单元阵列由n个信号隔离转换单元组成；/n所述k,m,n为正整数；/n所述信号隔离采集单元负责将源设备输出的模拟电流信号转换为相应数字信号，与数字信号设备及内部其它信号隔离采集单元和信号隔离转换单元进行数据交互，所述内部数字信号隔离单元阵列负责隔离信号隔离采集单元阵列及各信号隔离转换单元阵列任意元素间的数字通信，所述信号隔离转换单元负责与数字信号设备及内部其它信号隔离采集单元和信号隔离转换单元进行数据交互，并将交互数据中相应的数字信号转换为相应的模拟电流信号传输给目标设备；/n所述源设备指通过模拟电流信号发送数据的设备；/n所述数字信号设备指通过数字信号与信号隔离采集单元或信号隔离转换单元进行数据交互的设备；/n所述目标设备指接收模拟电流信号的设备；/n所述模拟电流信号指直流电流信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种矩阵式多功能信号隔离变送器，包括信号隔离采集单元阵列，其特征在于还包括内部数字信号隔离单元阵列和信号隔离转换单元阵列；
所述信号隔离采集单元阵列由k个信号隔离采集单元组成，所述内部数字信号隔离单元阵列由m个内部数字信号隔离单元组成，所述信号隔离转换单元阵列由n个信号隔离转换单元组成；
所述k,m,n为正整数；
所述信号隔离采集单元负责将源设备输出的模拟电流信号转换为相应数字信号，与数字信号设备及内部其它信号隔离采集单元和信号隔离转换单元进行数据交互，所述内部数字信号隔离单元阵列负责隔离信号隔离采集单元阵列及各信号隔离转换单元阵列任意元素间的数字通信，所述信号隔离转换单元负责与数字信号设备及内部其它信号隔离采集单元和信号隔离转换单元进行数据交互，并将交互数据中相应的数字信号转换为相应的模拟电流信号传输给目标设备；
所述源设备指通过模拟电流信号发送数据的设备；
所述数字信号设备指通过数字信号与信号隔离采集单元或信号隔离转换单元进行数据交互的设备；
所述目标设备指接收模拟电流信号的设备；
所述模拟电流信号指直流电流信号。


2.根据权利要求1所述的矩阵式多功能信号隔离变送器，其特征在于所述信号隔离采集单元至少包括1对电流输入端口、1组隔离数字通信端口和1组非隔离数字通信端口，所述内部数字信号隔离单元包括1组与信号隔离采集单元通信的数字通信端口组甲和1组与信号隔离转换单元通信的数字通信端口组乙，所述信号隔离转换单元包括1个电源输入端口、1个电流输出端口、1组隔离数字通信端口和1组非隔离数字通信端口。


3.根据权利要求2所述的矩阵式多功能信号隔离变送器，其特征在于信号隔离采集单元阵列、内部数字信号隔离单元阵列和信号隔离转换单元阵列间的第一种连接方式为：所述信号隔离采集单元的电流输入端口连接到相应源设备的电流输出端口，隔离数字通信端口组与相应数字信号设备的相应数字通信端口组中的端口分别一一对应连接；所述信号隔离采集单元阵列中的第一个元素的非隔离数字通信端口组与内部数字信号隔离单元阵列中所有元素的数字通信端口组甲中的端口分别一一对应连接，其它元素的非隔离数字通信端口组分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，
申请(专利权)人：赵明，
类型：发明
国别省市：河北;13